本文關(guān)鍵詞： 甘藍(lán)型油菜 蛋白質(zhì)組學(xué) 花藥角質(zhì)層 脂類代謝 雄性不育 多酶復(fù)合體 孢粉素代謝區(qū)室　出處：《華中農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：甘藍(lán)型油菜隱性核不育系,以其敗育完全、不育性穩(wěn)定、細(xì)胞質(zhì)豐富等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為油菜雜種優(yōu)勢利用的重要途徑之一。在植物生長發(fā)育過程中,多酶復(fù)合體或者代謝區(qū)室扮演著重要的角色,如蛋白質(zhì)的加工和降解、呼吸鏈的電子傳遞和植物的生殖發(fā)育等。目前,關(guān)于多酶復(fù)合體在植物花藥育性方面的研究相對(duì)較少。本研究以甘藍(lán)型油菜隱性核不育材料7365AB為研究對(duì)象,運(yùn)用蛋白質(zhì)組學(xué)和生物化學(xué)等方法,闡述了不育系7365A絨氈層脂類合成異常的原因及孢粉素代謝區(qū)室在油菜花藥發(fā)育過程中的功能。主要研究結(jié)果如下:1.7365A花藥外表皮角質(zhì)層出現(xiàn)異常掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)不育材料7365A與可育材料7365B的花藥外表皮結(jié)構(gòu)存在差異,主要表現(xiàn)為不育材料7365A花藥表皮細(xì)胞變小、外表皮表面光滑、無覆蓋類似斑馬條紋的角質(zhì)層(角質(zhì)和蠟質(zhì)),推測花藥角質(zhì)層的合成發(fā)生異常。利用氣相色譜-質(zhì)譜分析法(GC-MS)和氣相色譜-火焰離子化分析法(GC-FID)分別對(duì)7365AB花藥角質(zhì)層的主要成分進(jìn)行分析。結(jié)果顯示,可育材料7365B的花藥角質(zhì)(cutin)總含量為2.96μg/mm2,而不育材料7365A的花藥角質(zhì)總含量為1.70μg/mm2,即7365A的花藥角質(zhì)的總含量比7365B減少42.6%;可育材料7365B花藥蠟質(zhì)(wax)總含量是0.06μg/mm2,而不育材料7365A則比7365B減少了60.0%。生化分析結(jié)果顯示,不育材料7365A的花藥脂肪酸合成發(fā)生異常。2.7365AB的比較蛋白質(zhì)組學(xué)研究為全面解析7365A花藥脂類合成受阻的原因,本研究運(yùn)用蛋白質(zhì)雙向電泳技術(shù)對(duì)不育材料7365A與可育材料7365B的小花蕾(1-2mm)的總蛋白進(jìn)行差異分析。結(jié)果顯示,1000多個(gè)蛋白點(diǎn)中有103個(gè)蛋白點(diǎn)存在差異。選擇其中差異顯著的52個(gè)蛋白點(diǎn)進(jìn)行質(zhì)譜分析,并結(jié)合生物信息學(xué)的方法進(jìn)行注釋。其中有50個(gè)蛋白點(diǎn)成功注釋。根據(jù)注釋信息,選取花藥脂類合成途徑中的三個(gè)蛋白(BnPKSA、BnPKSB和BnTKPR1)并合成相對(duì)應(yīng)的抗體,在7365AB材料中進(jìn)行蛋白免疫印跡(western-blot)驗(yàn)證。結(jié)果顯示,上述三個(gè)蛋白在7365B中正常表達(dá),而在不育材料7365A中不表達(dá),該結(jié)果與雙向電泳結(jié)果一致。運(yùn)用gene ontology(GO)功能聚類的方法對(duì)50個(gè)蛋白進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)這些蛋白主要參與代謝過程,細(xì)胞生理,發(fā)育過程,逆境響應(yīng)等16個(gè)生物學(xué)過程。多數(shù)下調(diào)蛋白參與新陳代謝和細(xì)胞生化這兩個(gè)過程,推測不育材料中花藥新陳代謝出現(xiàn)紊亂;而多數(shù)上調(diào)表達(dá)蛋白參與逆境響應(yīng)和蛋白質(zhì)降解這兩個(gè)過程,推測不育材料中泛素系統(tǒng)可能被激活,從而響應(yīng)逆境脅迫。3.油菜絨氈層細(xì)胞中孢粉素代謝區(qū)室的作用模式孢粉素是植物花粉外壁的主要成分。參與孢粉素合成的相關(guān)蛋白被證實(shí)在花粉外壁組建過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。雙向電泳分析結(jié)果顯示,三個(gè)孢粉素蛋白(BnPKSA、BnPKSB和BnTKPR1)在7365A中顯著下調(diào)。這三個(gè)蛋白在同一時(shí)期表達(dá),而且都參與孢粉素的生物合成。預(yù)測上述蛋白以復(fù)合體的形式發(fā)揮生物學(xué)功能。本研究利用qRT-PCR、Western-blot和GUS染色多種方法證實(shí)了這三個(gè)蛋白具有相似的時(shí)空表達(dá)模式。酵母雙雜交、pull-down和熒光互補(bǔ)(BIFC)等互作分析表明BnPKSA和BnPKSB可以形成異源二聚體,BnPKSB可結(jié)合另一個(gè)孢粉素蛋白BnACOS5繼而形成多酶復(fù)合體;同時(shí)發(fā)現(xiàn)BnTKPR1并不與上述蛋白中的任何一個(gè)互作。孢粉素合成途徑上的三個(gè)蛋白BnPKSA、BnPKSB和BnACOS5可以形成多酶復(fù)合體或者代謝區(qū)室,從而加速花粉外壁的建成。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S565.4

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